RU62303U1 - Устройство для симметрирования неполнофазных режимов - Google Patents

Abstract

Устройство для симметрирования неполнофазных режимов содержит три клеммы источника питания, три клеммы трехфазной нагрузки, три фазосдвигающих дросселя, три компенсирующих конденсатора, двенадцать ключей, трехфазный выпрямитель, пороговый блок, инвертор. Для расширения функциональных возможностей, области применения и повышения надежности при использовании в высоковольтных питающих сетях схема устройства выполнена с учетом возможности выполнения выпрямителей, инверторов и ключей на высоковольтных элементах. 1 н.п.

Description

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в схемах аварийного или резервного электроснабжения с автоматическим переключением, а также при преобразовании энергии переменного тока на входе в энергию переменного тока на выходе в трехфазных сетях при отключении одной из фаз.

Известно устройство, содержащее один нереверсивный или два реверсивных контактора, два тепловых реле и кнопки «пуск» и «стоп», при этом, контакторами производится коммутация тока в трехфазной силовой цепи, тепловые реле обеспечивают защиту от перегрузки, а кнопки «пуск» и «стоп» предназначены для пуска и торможения трехфазного асинхронного или синхронного двигателя [1].

Устройство имеет простую электрическую схему, что обусловило его применение в различных отраслях промышленности. Однако оно обладает относительно узкими функциональными возможностями, поскольку не обеспечивает защиту электродвигателя от обрывов фаз сети.

Известно также устройство, содержащее первый, второй и третий входные зажимы для подачи входного линейного напряжения, первый, второй и третий выходные зажимы для подачи выходного линейного напряжения к зажимам электродвигателя, трехфазный выключатель, входные клеммы которого соединены с соответствующими входными зажимами, пускатель, входные клеммы которого соединены с соответствующими выходными

клеммами трехфазного выключателя, а выходные клеммы - соединены с соответствующими выходными зажимами, а также блок автоматики, содержащий последовательно соединенные первый нормально замкнутый контакт, входная клемма которого соединена с первой клеммой блока автоматики, первый нормально разомкнутый контакт, второй нормально замкнутый контакт, обмотку первого реле и третий нормально замкнутый контакт, вторая клемма которого соединена со второй клеммой блока автоматики, второй нормально разомкнутый контакт, включенный параллельно первому нормально разомкнутому контакту, последовательно соединенные второй нормально разомкнутый контакт, первая клемма которого соединена с первой клеммой первого нормально разомкнутого контакта, диод и обмотка второго реле, вторая клемма которой соединена со второй клеммой третьего нормально замкнутого контакта, последовательно соединенные ключ, входная клемма которого соединена с входной клеммой первого нормально замкнутого контакта, и третий нормально разомкнутый контакт, последовательно соединенные четвертый нормально замкнутый контакт, первая клемма которого соединена с выходной клеммой ключа, и обмотка третьего реле, вторая клемма которой соединена со второй клеммой обмотки второго реле [2].

Недостатком устройства также является относительно узкие функциональные возможности, поскольку оно не обеспечивает защиту от обрыва фаз сети.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее клеммы для подключения трехфазной сети, клеммы для подключения трехфазной нагрузки, три реле минимального напряжения, три пары ключей, каждая из которых выполнена в виде первого и второго замыкающего

контакта соответствующего реле минимального напряжения, три компенсирующих конденсатора, три фазосдвигающих дросселя, три предохранителя, трехфазный выпрямитель, контактор, при этом, обмотка каждого реле минимального напряжения включена на соответствующее линейное напряжение, каждый из компенсирующих конденсаторов включен между собственной фазой и опережающей фазой через ключ, выполненные в виде первого замыкающего контакта реле минимального напряжения соответствующей фазы, каждый из фазосдвигающих дросселей включен между одноименными клеммами для подключения сети и подключения трехфазной нагрузки и шунтирован вторыми ключами, выполненными в виде замыкающих контактов реле минимального напряжения отстающей фазы, предохранители подключены между клеммами для подключения соответствующих фаз сети и соответствующими выводами фазосдвигающих дросселей, входы трехфазного выпрямителя соединены с выходами соответствующих предохранителей, обмотка управления контактора включена между плюсовым и минусовым выходами выпрямителя, обмотка каждого реле минимального напряжения подключена на соответствующее линейное напряжение через соответствующий ключ, выполненный в виде размыкающего контакта контактора, а каждый из фазосдвигающих дросселей зашунтирован соответствующим ключом, выполненным в виде замыкающего контакта дополнительного контактора [3].

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно узкие функциональные возможности и область применения, поскольку оно не может быть использовано в высоковольтных фазных сетях из-за низкой надежности реле

минимального напряжения при выполнении ключей в виде и нормально замкнутых и нормально разомкнутых контактов.

Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей и области применения, а также повышении надежности за счет обеспечения использования в высоковольтных трехфазных сетях.

Требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее первую, вторую и третью клеммы источника питания, первую, вторую и третью клеммы трехфазной нагрузки, первый, второй и третий ключи, первый, второй и третий компенсирующие конденсаторы, четвертый, пятый и шестой ключи, первые клеммы которых подключены к первым клеммам первого, второго и третьего компенсирующих конденсаторов, соответственно, первый, второй и третий фазосдвигающие дроссели, выходные клеммы которых подключены к одноименным клеммам трехфазной нагрузки, первый, второй и третий предохранители, первые клеммы которых подключены, соответственно, к первой, второй и третьей клеммам источника питания, а вторые клеммы - подключены, соответственно, к входным клеммам первого, второго и третьего фазосдвигающих дросселей, трехфазный выпрямитель, входные клеммы которого подключены ко вторым клеммам первого, второго и третьего предохранителей, а также седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый ключи, при этом, первые клеммы седьмого, восьмого и девятого ключей соединены, соответственно, с первыми клеммами десятого, одиннадцатого и двенадцатого ключей и с входными клеммами, соответственно, первого, второго и третьего фазосдвигающих дросселей, вторые клеммы седьмого, восьмого и девятого ключей соединены, соответственно, со

вторыми клеммами десятого, одиннадцатого и двенадцатого ключей и с выходными клеммами, соответственно, первого, второго и третьего фазосдвигающих дросселей, вторая клемма первого предохранителя подключена к первой клемме третьего ключа, ко второй клемме первого компенсирующего конденсатора и ко второй клемме шестого ключа, вторая клемма второго предохранителя подключена к первой клемме первого ключа, ко второй клемме четвертого ключа и ко второй клемме второго компенсирующего конденсатора, вторая клемма третьего предохранителя подключена к первой клемме второго ключа, ко второй клемме пятого ключа и ко второй клемме третьего компенсирующего конденсатора, введены пороговый блок, входная клемма которого соединена с выходной клеммой трехфазного выпрямителя, и инвертор, входная клемма которого соединена с выходной клеммой порогового блока и с клеммами управляющих входов десятого, одиннадцатого и двенадцатого ключей, а выходная клемма - подключена к клеммам управляющих входов первого, второго и третьего ключей, первый, второй и третий выпрямители, при этом, входная клемма третьего выпрямителя соединена со второй клеммой третьего предохранителя, вторые клеммы первого, второго и третьего ключей соединены с выходными клеммами, соответственно, первого, второго и третьего выпрямителей, выходная клемма первого выпрямителя подключена к клемме управляющего входа шестого ключа и к клемме управляющего входа девятого ключа, выходная клемма второго выпрямителя подключена к клемме управляющего входа четвертого ключа и к клемме управляющего входа седьмого ключа, а выходная клемма третьего выпрямителя подключена к клемме управляющего входа пятого ключа и к клемме управляющего входа восьмого ключа, вторая клемма первого

предохранителя подключена к входной клемме первого выпрямителя, а вторая клемма второго предохранителя подключена к входной клемме второго выпрямителя.

На чертеже представлена электрическая схема устройства для симметрирования неполнофазных режимов.

Устройство для симметрирования неполнофазных режимов содержит соответствующие первую клемму 1 (например клемму фазы А), вторую клемму 2 (например клемму фазы В) и третью клемму 3 (например клемму фазы С) источника питания, а также соответствующие им первую 4, вторую 5 и третью 6 клеммы трехфазной нагрузки.

Устройство для симметрирования неполнофазных режимов содержит также первый 7, второй 8 и третий 9 выпрямители, первый 10, второй 11 и третий 12 ключи, первый 13, второй 14 и третий 15 компенсирующие конденсаторы, четвертый 16, пятый 17 и шестой 18 ключи, первые клеммы которых подключены к первым клеммам первого 13, второго 14 и третьего 15 компенсирующих конденсаторов, соответственно, первый 19, второй 20 и третий 21 фазосдвигающие дроссели, выходные клеммы которых подключены к одноименным клеммам 4, 5 и 6 трехфазной нагрузки.

Дополнительно устройство содержит седьмой 22, восьмой 23, девятый 24, десятый 25, одиннадцатый 26 и двенадцатый 27 ключи, при этом, первые клеммы седьмого 22, восьмого 23 и девятого 24 ключей соединены, соответственно, с первыми клеммами десятого 25, одиннадцатого 26 и двенадцатого 27 ключей и с входными клеммами, соответственно, первого 19, второго 20 и третьего 21 фазосдвигающих дросселей, вторые клеммы седьмого 22, восьмого 23 и девятого 24 ключей соединены, соответственно, со вторыми клеммами десятого 25, одиннадцатого 26 и двенадцатого 27 ключей

и с выходными клеммами, соответственно, первого 19, второго 20 и третьего 21 фазосдвигающих дросселей.

В устройство входят также первый 28, второй 29 и третий 30 предохранители, первые клеммы которых подключены, соответственно, к первой 28, второй 29 и третьей 30 клеммам источника питания, а вторые клеммы - подключены, соответственно, к входным клеммам первого 19, второго 20 и третьего 21 фазосдвигающих дросселей, а также трехфазный выпрямитель 31, входные клеммы которого подключены ко вторым клеммам первого 28, второго 29 и третьего 30 предохранителей, пороговый блок 32, входная клемма которого соединена с выходной клеммой трехфазного выпрямителя 31, и инвертор, входная клемма которого соединена с выходной клеммой порогового блока 32 и с клеммами управляющих входов десятого 25, одиннадцатого 26 и двенадцатого 27 ключей, а выходная клемма - подключена к клеммам управляющих входов первого 10, второго 11 и третьего 12 ключей.

Кроме того, в устройстве вторая клемма первого предохранителя 28 подключена к входной клемме первого выпрямителя 7, к первой клемме третьего ключа 12, ко второй клемме первого компенсирующего конденсатора 13 и ко второй клемме шестого ключа 18, вторая клемма второго предохранителя 29 подключена к первой клемме первого ключа 10, к входной клемме второго выпрямителя 8, ко второй клемме четвертого ключа 16 и ко второй клемме второго компенсирующего конденсатора 14, вторая клемма третьего предохранителя 30 подключена к первой клемме второго ключа 11, к входной клемме третьего выпрямителя 9, ко второй клемме пятого ключа 17 и ко второй клемме третьего компенсирующего конденсатора 15, выходная клемма первого

выпрямителя 7 подключена к клемме управляющего входа шестого ключа 18 и к клемме управляющего входа девятого ключа 24, выходная клемма второго выпрямителя 8 подключена к клемме управляющего входа четвертого ключа 16 и к клемме управляющего входа седьмого ключа 22, а выходная клемма третьего выпрямителя 9 подключена к клемме управляющего входа пятого ключа 17 и к клемме управляющего входа восьмого ключа 23, вторая клемма первого ключа 10 соединена с выходной клеммой первого выпрямителя 7, вторая клемма второго ключа 11 соединена с выходной клеммой второго выпрямителя 8, вторая клемма третьего ключа 12 соединена с выходной клеммой третьего выпрямителя 9.

В качестве выпрямителей могут быть использованы тиристорные высоковольтные выпрямители, а в качестве ключей - высоковольтные тиристоры с управляющими электродами. Остальные элементы устройства также являются стандартными элементами электротехники.

Работает устройство для симметрирования неполнофазных режимов следующим образом.

При наличии напряжения на первой 1, второй 2 и третьей 3 клеммах источника питания оно поступает в трехфазный выпрямитель 31, из которого через пороговый блок 32 и инвертор 33 на клеммы управляющих входов первого 10, второго 11 и третьего 12 ключей, не переводя их в замкнутое состояние.

Одновременно сигнал с выхода порогового блока 32 поступает на клеммы управляющих входов десятого 25, одиннадцатого 26 и двенадцатого 27 ключей, переводя их в замкнутое состояние, что вызывает безусловное шунтирование первого 19, второго 20 и третьего 21 фазосдвигающих дросселей. Одновременно наличие сигналов на выходах первого 7, второго 8 и третьего 9

выпрямителей вызывает замыкание соответствующих им девятого 24, седьмого 22 и восьмого 23 ключей, подтверждая шунтирование третьего 21, первого 19 и второго 20 фазосдвигающих дросселей. В результате напряжение с первой 1, второй 2 и третьей 3 клемм источника питания через одноименные первый 28, второй 29 и третий 30 предохранители непосредственно поступает на первую 4, вторую 5 и третью 6 клеммы трехфазной нагрузки, соответственно.

При изменении напряжения сети, например, обрыве фазы, сигнал на входе порогового блока 32 становится ниже уровня его чувствительности, что приводит к замыканию первого 10, второго 11 и третьего 12 ключей.

При этом, если, например, отсутствует напряжение на первой клемме 1 источника питания, то сигнал будет наблюдаться только на выходе второго выпрямителя 8, который замкнет четвертый ключ 16, что обеспечит заряд первого компенсирующего конденсатора 13, а также седьмой ключ 22, шунтирующий первый фазосдвигающий дроссель 19. Тогда ток на первой клемме 4 трехфазной нагрузки будет формироваться из тока на второй 2 клемме источника питания, протекая далее по цепи: второй предохранитель 29, четвертый ключ 16, первый компенсирующий конденсатор 13 и седьмой ключ 22.

Ток на второй клемме 5 трехфазной нагрузки будет формироваться из тока второй клеммы 2 источника питания, протекая через второй предохранитель 29 и второй фазосдвигающий дроссель 20, а ток на третьей клемме 6 трехфазной нагрузки будет формироваться из тока третьей клеммы 3 источника питания, протекая через третий предохранитель 30 и третий фазосдвигающий дроссель 21.

При обрыве на входе второй клеммы 2 источника питания (обрыве фазы В) или на входе третьей клеммы 3 источника питания (обрыве фазы С) все переключения в устройстве происходят идентично.

При возникновении коротких замыканий срабатывают первый 28, второй 29 или третий 30 предохранители, отключая нагрузку от сети.

Таким образом, обеспечивается работа устройства в высоковольтных питающих сетях, поскольку используются технические изменения, позволяющие использовать элементы, которые могут быть выполнены на высоковольтной элементной базе, например, на высоковольтных тиристорах, что расширяет область применения устройства и повышает его надежность.

Источники информации, принятые во внимание.

[1] Родштейн Л.А. Электрические аппараты. Л., Энергоиздат, 1981, стр.263, рис.21-1.

[2] Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Высшая школа, 1991, с.4558, рис.15.12 (прототип).

[3] RU, 32932, U1, Н02J 9/06, H02М 5/14, 3003 (прототип).

Claims (1)

1. Устройство для симметрирования неполнофазных режимов, содержащее первую, вторую и третью клеммы источника питания, первую, вторую и третью клеммы трехфазной нагрузки, первый, второй и третий ключи, первый, второй и третий компенсирующие конденсаторы, четвертый, пятый и шестой ключи, первые клеммы которых подключены к первым клеммам первого, второго и третьего компенсирующих конденсаторов, соответственно, первый, второй и третий фазосдвигающие дроссели, выходные клеммы которых подключены к одноименным клеммам трехфазной нагрузки, первый, второй и третий предохранители, первые клеммы которых подключены, соответственно, к первой, второй и третьей клеммам источника питания, а вторые клеммы подключены, соответственно, к входным клеммам первого, второго и третьего фазосдвигающих дросселей, трехфазный выпрямитель, входные клеммы которого подключены ко вторым клеммам первого, второго и третьего предохранителей, а также седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый ключи, при этом, первые клеммы седьмого, восьмого и девятого ключей соединены, соответственно, с первыми клеммами десятого, одиннадцатого и двенадцатого ключей и с входными клеммами, соответственно, первого, второго и третьего фазосдвигающих дросселей, вторые клеммы седьмого, восьмого и девятого ключей соединены, соответственно, со вторыми клеммами десятого, одиннадцатого и двенадцатого ключей и с выходными клеммами, соответственно, первого, второго и третьего фазосдвигающих дросселей, вторая клемма первого предохранителя подключена к первой клемме третьего ключа, ко второй клемме первого компенсирующего конденсатора и ко второй клемме шестого ключа, вторая клемма второго предохранителя подключена к первой клемме первого ключа, ко второй клемме четвертого ключа и ко второй клемме второго компенсирующего конденсатора, вторая клемма третьего предохранителя подключена ко первой клемме второго ключа, ко второй клемме пятого ключа и ко второй клемме третьего компенсирующего конденсатора, отличающееся тем, что введены пороговый блок, входная клемма которого соединена с выходной клеммой трехфазного выпрямителя, и инвертор, входная клемма которого соединена с выходной клеммой порогового блока и с клеммами управляющих входов десятого, одиннадцатого и двенадцатого ключей, а выходная клемма подключена к клеммам управляющих входов первого, второго и третьего ключей, первый, второй и третий выпрямители, при этом, входная клемма третьего выпрямителя соединена со второй клеммой третьего предохранителя, вторые клеммы первого, второго и третьего ключей соединены с выходными клеммами соответственно, первого, второго и третьего выпрямителей, выходная клемма первого выпрямителя подключена к клемме управляющего входа шестого ключа и к клемме управляющего входа девятого ключа, выходная клемма второго выпрямителя подключена к клемме управляющего входа четвертого ключа и к клемме управляющего входа седьмого ключа, а выходная клемма третьего выпрямителя подключена к клемме управляющего входа пятого ключа и к клемме управляющего входа восьмого ключа, вторая клемма первого предохранителя подключена к входной клемме первого выпрямителя, а вторая клемма второго предохранителя подключена к входной клемме второго выпрямителя.